TW499615B - Liquid crystal display device - Google Patents

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Ryuji Nishikawa
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Description

499615
五·、發明說明(!) [發明所屬技術領域] 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本發明係有關一種可利用液晶之電光學異方向性進行 顯示之液晶顯示裝置(LCD),尤其有關提昇了視野角特性 及亮度的液晶顯示裝置。 [先前之技術] 先前已開發出使用具有負誘電率異方向性之液晶與垂 直配向膜的垂直配向型液晶顯示裝置,此類型裝置可大分 為兩種。 第一種類型,係使用經磨擦處理(rubbing)的垂直配向 膜者,其構造示於第4圖。其為在基板50上面按每一像素 形成有被層間絕緣膜51覆蓋住的TFT52。其上面再設置 有’經由接觸孔而與TFT52連接的像素電極53,與經磨擦 處理的配向膜54。 與基板50相對立配置的基板55,則設置有各像素共 用的共用電極56,與經磨擦處理的配向膜57。 基板50與55之間填充有液晶58,而由施加於像素電 極53與共用電極56間之電壓所形成電場強度之變化,以 控制液晶分子59之配向。藉此,液晶層58之偏光特性得 以變化,而可以未圖示之偏光板控制被直線偏光的光線之 穿透係數。 垂直配向型的LCD,其液晶具有負的誘電率異方向 性’亦即,具有朝向舆電場方向呈垂直方向之性質。配向 膜54、57係要將未施加電壓時的液晶之初期配向,控制於 基板之法線方向的垂直配向膜,而經由磨擦處理,使與基 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) 310986 ---------------------訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ^015 ^015 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 2 五、發明說明(2 ) 板面形成85。i 99。之預傾角(p^tiitangie)0。經由付 與預傾角θ ’於施加電壓時,液晶分子59則往預傾 向因而,液晶分子59傾斜的方向一致,防正液晶之 配向在平面方向之偏差,也防止顯示品位之降低。 另一種類型,係在共用電極56設置配向控制窗,而不 〃有配向膜之垂直配向型液晶顯示裝置’例如特願平$ _ 8彻6等所提案者。第5圖所示便是具有這種配向控制窗 的LCD構造之剖視圖。與第4圖之lcd相比較,相同點 在基板50上設置有TFT52及連接於加52的像素電極 53’而與基板55均充填有液晶層’但在共用電極%形成 開口 ’以設置配向控制窗6〇方面,以及配向臈Μ、Q未 做磨擦處理方面,則迴然不同。與第4圖之LCD相同的構 造’使用相同符號,並省略說明。 於此構造,在像素電極53與共用電極56之間施加電 壓時’則形成電場63、64,而液晶分子59則傾斜。在像 素電極53之端部,電場63則形成由像素電極53往共用電 極56方向傾斜的形狀。同樣的,在配向控制窗60之端部, 也因為電極不存在,所以電場64將形成往像素電極Η方 向傾斜的形狀。因而,液晶分子59,不需要靠預傾角便能 往像素電極5 3内側方向傾斜。 因為配向控制窗60的範圍内,不存在共用電極56, 所以就算施加電壓也不形成電場,因而在配向控制窗6〇 的領域内,液晶分子59係固定在初期配向狀態,也就是垂 直方向。於是’由於液晶的連續對向而使液晶的配向方 本紙張尺^ϋΤϋ家標準(CNS)A4祕⑵f 310986 ------------*裝--------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 499615 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 3 A7 B7 五、發明說明(3 ) 以配向控制窗60為中心相對向,而能獲得較第4圖所示 LCD更為寬闊的視野角。 配向控制窗60的形狀繁多,第6圖表示具有配向控制 窗60的液晶顯示裝置之一像素平面圖。在像素電極53所 區隔的像素領域上之共用電極,配備有配向控制窗6〇。配 向控制_ 60係由配置在圖面中央縱長方向延伸的長延部 6〇a’與由長延部60a端部向像素領域的四隅延伸的周邊部 6〇b所形成。液晶分子59以雙重圓圈與箭號表示其配向。 位於配向控制窗60正下方的液晶分子59a,如上所 述’因為電極不存在,所以不管有無施加電壓,都始終是 垂直地配向。 在像素電極領域中,不在配向控制窗6〇内的液晶分子 59b、59c、5 9d、59e ’則因施加電壓而各自對配向控制窗 60呈垂直配向,例59b向圖面左方,59e向圖面右方,59d 略向圖面下方,59e略向圖面上方配向。 [發明所欲解決的課題] 如上所述,配向控制窗60因為不存在電極,以致雖然 位於像素領域内,仍然不管有無施加電壓,都成為永遠不 透光的黑暗領域,所以像素上的配向控制窗6〇之領域乃成 為如第8圖像素70所示的暗線。這將成為降低液晶顯示裝 置之亮度的原因。 於是,本專利申請人試將液晶顯示窗儘量縮小,結果 發現如下問題點。 如第8圖表示’晶胞間隙(cell gap)5 /z m,像素領域 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 x 297公爱) 310986 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
499615 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 4 A7 B7 五、發明說明( 17〇PX6〇/Zm的LCD,其配向控制窗60的寬度一律為4 P時的各像素之平面圖。像素71的像素領域全面的黑 暗。像素72的配向控制窗6()之長延部難為直線狀,但 暗線仍成為雙重’而且雙重暗線的交點各像素都不同。 _由於產生黑暗的像素71,以致各像素的明暗不均,顯 不產生偏差’晝像顯得粗糙。而且,由於產生雙重暗線的 像素72 ’所以液晶在配向方向失去平衡,亦即向左方的液 晶分子59b與向右方的分子州的數量失去平衡,所以液 晶顯示裝置的視野角依存性,每—像素都不同。加以,那 個像素將成為黑暗像素71,那個像素的那裡將產生雙重線 的交點,每次施加電壓都會變動,以致產生液晶顯示裝置 的畫像閃爍的問題。 [用以解決課題之手段] 上述問題的原因可用以下的模式來加以說明。 第7圖為第6圖之A-A,剖視圖。如第7圖(a)所示, 因液晶具有配向連續性的性質,所以配向方向之變化,並 非由配向控制窗60之端部60a正下面突然變化,而是在一 定距離d之範圍内的液晶分子,仍受電極56領域下液晶分 子的影響。因此,雖然是在配向控制窗6〇領域下的液晶分 子’在端部60a距離d範圍内的液晶分子5 9a,,仍由電場 配向。 把配向控制窗60的寬度縮窄到距離d之2倍以下時, 如第7(b)圖所示,配向控制窗60之中央的液晶分子,將受 到雙方液晶分子的影響,而配向方向將成為不穩定。因為 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(21〇χ 297公釐) 310986 言 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
499615 A7 nil"· _"M_ ".I" ._B7 五、發明說明(5 ) 分子的配向方向已不存在垂直配向的59a,所以向左與向 右的逆方向分子相接觸時,所謂液晶配向混亂度便產生。 這就疋又重線的像素72之成因。液晶配向混亂度產生時, 則像素的顯示最容易看清楚的領域,也就是視野角的中心 (像素正Φ時應為正面)將成為斜向,而晝面的正面將偏離 視野角的中心。結果,由畫面正面看這個像素是黑暗的, 這就是黑暗的像素71之成因。 ^由以上的探討,可知分子的不連續、液晶配向混亂度, 袁谷易發生在配向控制窗60的最狹窄位置。 為解決上述課題’本發明為具有往一方向伸長的長延 部之配向控制窗的液晶顯示裝置,其長延部中央附近,較 上述配向控制窗的其他部位狹窄為特徵。 其次,即使長延部之兩端較上述距離4之2倍狭窄, 只要長延部中央較2d寬闊’則不容易產生液晶配向混亂 度,已由實驗得知。這是因為在寬闊領域有垂直配向的分 子殘留,而形成所謂「牆壁」的作用,使液晶配向混亂度 不易發生。所以本發明是一種長延部的中央附近較寬闊的 液晶顯示裝置。 由配向控制窗的周邊部所區隔之領域的液晶分子,有 誘發液晶配向混亂度的傾向。所以本發明之液晶顯示裝置 在長延部兩端之端部具有對於長延部呈所定角度的邊。 [實施例] 如上所述,於配向控制窗60的長延部在某界限寬度 LW2以下時’液晶配包混亂度容易產^彻心,像素電 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 x 297公釐)— -----—--- 310986 I --- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂-- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 5 49%15 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 6 A7 B7 五、發明說明(6 ) 極的大小為17〇#mx 6 〇 /zm、晶胞間隙為5/ζιπ的LCD中 配置長度為100//m之長延部的配向控制窗60時,長延部 的寬度為4 // m以下,則容易產生液晶配向混亂度。在同 樣的LCD配置具備6 // m寬的長延部之配向控制窗6〇時, 結果是不易發生液晶配向混亂度。大致說,長延部的寬度 較晶胞間隙小,則容易發生液晶配向混亂度。 現在假設容易發生液晶配向混亂度的寬度為W2(在上例 為 4 /z m), 不容易發生液晶配向混亂度的最小寬度為W1 (在上例為6 // m) 〇 首先說明,本發明的第1實施例。第1圖為本實施例 的液晶顯示裝置之單一晶胞的平面圖。本實施例之共用電 極具有配向控制窗,並使用未做磨擦處理之配向膜,其剖 面構造與第5圖所示構造完全相同,其配向控制窗6〇具有 與像素電極53的長邊平行之長延部6〇c,以及由長延部 60C兩端向四隅延伸的周邊部6〇b,連結成為γ字形與逆 Y字形之形狀。長延部60C中央部的寬度為W2,長延部 60C兩端部的寬度為W1,長延部的中央附近較其他部位細 小。 按本實施例’液晶配向混亂度集中產生在中央的寬度 W2處。所以可防止各像素產生液晶配向混亂度之部位散 亂之情形。因而’無各像素亮度不同的問題,所以可防止 畫像的粗撻或閃爍。且,因為使液晶配向混亂度集中產生 於像素的中心’所以向右的液晶分子與向左的液晶分子不 不紙m人及過用中國國家標準(CNSU4 ^Ti_10 x 297公爱) 310986 ------------*裝--------訂----------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 499615 A7 -- B7 五、發明說明(7 ) 致於失去平衡,而可防止視野角依存性之偏差。而且,與 寬度W1的直線狀長延部6〇a相比較,配向控制窗60的領 域已縮小,所以像素全體的開口率提高,LCD的亮度得以 提升。 在第1圖’長延部60b的形狀畫成直線,但也可畫成 中央寬度為W2,兩端寬度為wi的圓滑曲線,也就是說, 液晶配向混亂度容易產生在中央的形狀就可以。 其次說明本發明的第2實施例。第2圖為本實施例液 晶顯示裝置之單一晶胞的平面圖。本實施例之共用電極具 有配向控制窗,並使用未做磨擦處理之配向膜,其剖面構 造與第5圖所示構造完全相同。配向控制窗60具有與像素 電極53的長邊平行之長延部60d,以及由長延部60d兩端 向四隅延伸的周邊部60b;並連結成為Y字形與逆γ字形 之形狀。長延部60d中央部的寬度為W1,長延部60d兩 端部的寬度為W2,長延部的中央附近較其他部位寬闊。 按本實施例,如上所述,中央部位寬闊,垂直配向的 液晶分子將殘留於此,所以不易產生液晶配向混亂度。因 而可防止由於液晶配向混亂度所生的畫像粗糙、閃爍、視 野角依存性偏差等缺失。而且,舆寬度W1的直線狀長延 部60a相比較,配向控制窗60的領域已縮小,且雖然配向 控制窗的長延部60d不管最大寬度是否為W1,但其所產 生暗線之寬度均為W2左右,所以像素全體之開口率提 高,而得以提升LCD之亮度。 第2圖係將長延部60b的形狀畫成直線,但例如畫成 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) 310986 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 言
T 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 7 499615 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 8 A7 五、發明說明(8 中央為寬度W1,兩端為寬度W2的圓滑曲線也可以。 其次說明本發明的第3實施例。第3圖為本實施例的 液晶顯示裝置之單一晶胞的平面圖。本實施例之共用電極 具有配向控制窗,並使用未做磨擦處理之配向膜,其剖面 構造與第5圖所示構造完全相同。配向控制窗6〇具有平行 於像素電極53之長邊而寬度為W2之直線狀長延部6〇e, 在其兩端具有與長延部60e成45。以上角度之邊的端部 6〇f,整體形狀成為!字形狀。端部6〇f可為具有上述邊之 二角形’也可為如圖所示地切掉三角形兩端之形狀。 例如於第6圖’如無周邊部60b,則長延部6〇a與像 素电極53將成為直父’而液晶分子的配向方向急激變化, 在此交差點的液晶分子無法配合,於是液晶配向混亂度產 生。适就是為何在第1、第2實施例,採周邊部6〇b的理 由之一。然而,因有周邊部6〇b,以致配向於圖面上下方 向的液晶分子將誘發像素中央部的液晶配向混亂度。所以 本發明如第3圖所示,為防止像素中央部產生液晶配向混 亂度而取消周邊部60b,並為防止像素周邊部產生液晶配 向混亂度,設置具有與周邊部6〇b的延伸方向同一角度之 邊的端部60f,以取代周邊部60b。換言之,端部6〇f是以 周邊部60b所區隔出來的領域做為開口控制窗。因採用端 部60f而不致於誘發液晶配向混亂度,所以長延部雖 然為狹窄的W2,也不容易產生液晶配向混亂度。 按本實施例,由於配向於圖面上下方向的液晶分子較 —’所不容易發生液晶配向混亂度。於是,可以防止由 木紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公复)---~ - 310986 - --------^ —--------^ <請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 499615 A7
經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 9 五、發明說明(9 ) 於液晶配向混亂度而產生畫像之粗糙、閃爍、視野角依存 性偏差等。而且,長延部60e為寬W2之直線狀,所以像 素全體的開口率提高,LCD的亮度得以提升。 於第3圖,將長延部60e、端部60f的形狀畫成直線, 但畫成圓滑的曲線也可以。 [發明之效果] 如上述,申請專利範圍第丨項及第2項所記載之發明, 係將配向控制窗的長延部中央附近設成較狹窄,使液晶配 向混亂度集中於此。因而得以防止各像素發生液晶配向混 亂度之部位不一致’並防止畫像之粗糙或閃爍。且,因可 使液晶配向混亂度產生在像素的中心,所以可防止視野角 依存性之偏差。而且,因使長延部之一部分設成較狹窄, 所以配向控制窗之領域縮小,像素全體之開口率提高,Lcd 之亮度提升。 申請專利範圍第3項及第4項所記載之發明,係將長 延部中央附近設成較寬闊,所以可防止液晶配向混亂度之 發生,並可防止由於液晶配向混亂度而產生畫像之粗糙、 閃爍、視野角依存性之偏差。而且,因配向控制窗的領域 縮小’且因此所生之暗線細小,所以像素全體的開口率提 高’ LCD的亮度提升。 申請專利範圍第5項所記載之發明,因具有大致與像 素電極之邊平行的長延部及具有與長延部成所定角度的邊 之端部,所以可防止液晶配向混亂度,並可防止由於液晶 配向混亂度所生的畫像粗糙、閃爍、視野角依存性之偏差。 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(21〇 x 297公釐) 310986 —^--------^---------線 (請先閱讀背面之注咅?事項再填寫本頁) A7 B7 五、發明說明(]〇 ) 而且,因長延部為寬W2之直線狀’所以像素全體的開口 率提高,LCD亮度提升。 [圖面之簡單說明] 第1圖為本發明之第1實施例俯視圖。 第2圖為本發明之第2實施例俯視圖。 第3圖為本發明之第3實施例俯視圖。 第4圖為習知液晶顯示裝置之俯視圖。 第5圖為具有習知配向控制窗之液晶顯示裝置的剖視 圖。 第6圖為具有習知配向控制窗之液晶顯示裝置的俯視 圖。 第7圖為具有習知配向控制窗之液晶顯示裝置的問題 說明用剖視圖。 第8圖為具有習知配向控制窗之液晶顯示裝置的問題 問題說明用俯視圖。 [符號說明] --------I----------訂 --------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 50, 55基板 51 絕緣膜 52 TFT 53 像素電極 54 ’ 57配向膜 56 共用電極 58 液晶 59 液晶分子 60 配向控制窗 61, 62未做磨擦處理之配向膜 63 ’ 64電場 70 正常的像素 71 黑暗的像素 72 顯現雙重線的像素 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) 10 310986

Claims (1)

  1. 智 慧 財 產 局 員 工 消 費 合 印 製 ι_ :液晶顯示裝置’具有設置有液晶驅動用複數像辛 第1基板;設置有與前述像素電極相對向之共 板之間封入液晶而成的液晶層基板“述第2基 相對前述共用電極具有在與前述像素電極 寻目對向的部位開口而成的配向控制窗; 前述配向控制窗具有往-方向伸長的長延部. 而前述配向控制窗之長延部 ’ 較前述配向㈣窗之其他部位狹窄者央附近係設成 2.電=顯示裝置’具有設置有液晶驅動用複數像辛 之帛1基m有與前述像素電極相對向之共 電極的第2基板;及在前述第ι基板與 : 板之間封入液晶而成的液晶層, 第2基 其特徵在:前述共用電極具有在與前述像 相對向的部位開口而成的配向控制窗; ” 及二配向控制窗係由··往-方向伸長的長延部、 :广-方向成所定角度由前述長延部之兩端部 在4方向延伸之周邊部而成, 。 而前述長延部〇央附近係設成較前述長 之其他部位狹窄者。 部 裝置’具有:設置有液晶驅動用複數像 素電極之第!基板:設置有與前述像素電極相對 =電:的第2基板;及在前述第!基板與前述第2 -1板之間封入g晶而成的液晶層, 本紙張尺度適用中關家標準X 297公幻1 11 -- 1 310986 I J b ^ 訂---------^ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁} 499615 六、申請專利範圍 刖述共用電極具有在與前述像素 部位開口而成的配向控制窗, 、極相對向的 前述配向_窗具有往— 而前述配向控制^的長延部, j投制由之長延部的中 4. 較前述配向控制窗之其他部位寬闊。、4近,係設成 -種液晶顯示裝置’具有:設置 素電極之苐〗基板動用複數像 共用電極的第2芙板·及二 素電極相對向之 前述第1基板與” h 土 4封入液晶而成的液晶層, 其特徵在··前述丘用雷搞1 A用電極具有在與前述像素電極 相對向的部位開口而成的配向控制窗, 極‘ 前述配向控制窗係由:往一方向伸長的長 及與前述-方向成所定角度由前述長延部之 往4方向延伸之周邊部而成, 而前述長延部之一部分,係設成較前述長延部之 其他部位寬闊者。 經 濟 部 智 慧 財 產 局 員 工 消 費 合 作 社 印 製 一種液晶顯示裝置,具有:設置有用以驅動液晶且具 有邊之複數像素電極的第丨基板;設置有與前述像素 電極相對向之共用電極的第2基板;及在前述第1基 板及則述第2基板之間封入液晶而成的液晶層, 其特徵在:前述共用電極具有在與前述像素電極 相對向的部位開口而成的g己向控制窗, 前述配向控制窗具有與前述像素電極的邊大致 平行的長延部, (CNS)A4 ^ (210 X 297 ) AA B 12 310986 499615 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 與 有 具 端 兩 的 部。 延部 長端 述的 前邊 在之 窗度 制角 控定 向所 配成 述部 前延 而長 述 前 —41-----·---I----------訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) 13 310986
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